FAB
BRIKASI A
SERB
Diajuka
PROG
UNI
ALUMUNIU
BUK DENG
an Guna Mem
Pada
GRAM ST
IVERSIT
UM BERPO
GAN PADU
T
menuhi Persy
Program Stu
Universitas
RI
TUDI TEK
TAS MUH
ORI MENG
UAN Pb-Sn
TUGAS AK
yaratan Untu
udi Teknik M
Muhammad
Disusun Ol
IKI PRAM200601300
KNIK ME
HAMMAD
2013
GGUNAKA
n SEBAGA
KHIR
uk Mencapai
Mesin Fakult
iyah Yogyak
leh :
MONO 041
ESIN FAK
DIYAH Y
AN METO
AI SPACE H
Derajat Sarj
as Teknik
karta
KULTAS
YOGYAK
ODE META
HOLDER
jana Strata-1
TEKNIK
KARTA
ALURGI
K
FAB
Ir. A
Tuga
BRIKASI A
SERB
Dosen Pem
Aris Widyo NIP: 1
as Akhir ini
ALUMINIU
BUK DENG
Tel
mbimbing I
Nugroho, M123022
telah dinya
LEMBT
UM BERPO
GAN PADU
DIRI
lah DipertahPada T
Sus
M.T.
Totok
atakan sah se
Tangg
Ketua Pro
Ir. Aris
BAR PENGTUGAS AK
ORI MENG
UAN Pb-Sn
ISUSUN OLIKI PRAM200601300
hankan di DTanggal 11
sunan Tim
Mu N
Penguji
Suwanda, NIK: 1230
ebagai salahSarjana Tek
al,..............Mengesahk
gram Studi
Widyo NugNIK: 1230
GESAHANKHIR
GGUNAKA
n SEBAGA
LEH : MONO
041
Depan Tim P Mei 2013
Penguji
Dosen Pe
uh. Budi NIP: 197905
i
S.T., M.T.024
h satu persyknik
.................kan Teknik Me
groho, M.T022
AN METO
AI SPACE H
Penguji
embimbing
Nur Rahman523 200501
yaratan untu
esin
T.
DE META
HOLDER
II
n, S.T. 1 001
uk mempero
ALURGI
oleh gelar
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi ini adalah asli hasil karya saya dan
tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan
Tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya
dalam naskah dan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, Mei 2013
Riki Pramono 20060130041
PERSEMBAHAN
Sujud syukurku pada-Mu Allah SWT yang senantiasa memberikan kemudahan bagi
hamba-Nya yang mau berusaha. Petunjuk dan bimbingan-Mu selama hamba menuntut ilmu
berbuah karya sederhana ini yang kupersembahkan kepada:
Agamaku Islam yang telah mengenalkan aku kepada ALLAH SWT serta Rosul-Nya
yang mengarahkan jalan dari gelap-gulita menuju terang benderang.
Sumarni dan Musimin ibu dan ayahku tercinta, dengan do’a dan kasih sayang tulusnya
selalu senantiasa memberikan kekuatan dalam setiap langkah, terima kasih atas semua
pengorbanan yang tidak ternilai harganya.
Rika hartini kakaku yang selalu memberikanku do’a, inpirasi maupun dukungan
kepadaku.
Keluarga besar H. Sabar yang telah mendukung perkuliahanku.
Sahabat dan teman-temanku yang selalu memberi motivasi dan semangat.
Almamater Himpunan Mahasiswa Mesin dan Program Studi Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
MOTTO
Sulit Bukan Berarti Tidak Bisa Dikerjakan
(penulis)
Tidak Ada Kebetulan di Dunia Ini Yang Ada Hanya Ilusi Kebetulan
(V for vendetta)
Walau Hidup Adalah Permainan Walau Hidup Adalah Hiburan, Tetapi Kami Tak Mau Dipermainkan dan Kami Juga Bukan Hiburan
(Manusia Setengah Dewa- Iwan Fals)
Be Without Fear In The Face Of Your Enemies, Be Bravean Uprigt That God May Love Thee, Speak The Truth Even If It Lead To Your Death, Safeguard The
Helpless And Do No Wrong, That Is Your Oat
(Kingdom Of Heaven)
Allah Akan Meninggikan Derajat Orang Yang Berilmu
(Al Qur’an)
INTISARI
Dalam perkembangan material logam, aluminium mulai dikembangkan dalam pemenuhan kebutuhan logam di bidang industri, konstruksi, maupun kesehatan. Salah satunya adalah aluminium foam yang penggunaannya memiliki cakupan yang cukup luas dan dalam pengerjaannya tergolong murah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui proses fabrikasi aluminium berpori dengan menggunakan metode powder metalurgi (PM) dan mengetahui pengaruh fraksi volume space holder dan mendapatkan karakteristik kekuatan tekan dari aluminium berpori memanjang. Penelitian ini menggunakan partikel aluminium serbuk (aluminium powder) berbentuk flake, variabel dari penelitian ini adalah fraksi volume kawat paduan Pb-Sn sebagai space holder yang akan menentukan porositas spesimen. Spesimen dibuat dengan sistem cetak tekan/kompaksi. Pengujian yang dilakukan adalah uji kuat tekan (compression test) dan kekerasan permukaan mikro vikers dan analisis porositas dilakukan dengan pengamatan foto mikro dan makro.
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh semakin besar nilai fraksi volume space holder porositas akan meningkat, pada fraksi volume Pb-Sn 0 % (spesimen M) dengan porositas sebesar 8,9 % dan pada fraksi volume 53,34 % (specimen E) dengan porositas sebesar 22,75 %. Nilai tegangan luluh meningkat dengan menurunnya nilai porositas spesimen dari fraksi volume Pb-Sn 53,34 % (spesimen E) dengan nilai tegangan luluh sebesar 1,31 MPa dan pada fraksi volume Pb-Sn 0 % (spesimen M) dengan nilai tegangan luluh sebesar 138,44 MPa. Nilai modulus Young meningkat dengan menurunnya tingkat porositas pada spesimen dengan nilai elastisitas 33,59 MPa pada fraksi volume Pb-Sn 53,34 % (spesimen E) dan nilai elastisitas 1521,32 MPa pada fraksi volume Pb-Sn 0 % (spesimen M).
Kata kunci : Aluminium foam, fraksi volume, space holder, kawat paduan Pb-Sn, compression test, flakey, porositas.
ABSTRACK
In the development of metal material, aluminum was developed to fulfill the needs of the metal industry, construction, and health. One of them is the use of aluminum foam has a wide coverage and in the process is quite cheap. The purpose of this study is to find out the process of porous aluminum fabricated by using powder metallurgy (PM) and determine the effect of the volume fraction of the space holder and acquire the characteristic compressive strength of porous aluminum compounds.
This study uses aluminum powder particles (aluminum powder) form of flake, variables of this research is the volume fraction of Pb-Sn alloy wire as a space holder that will determine the porosity of the specimen. Specimens were made by compression molding system / compacting. Testing is performed compressive strength test (compression test) and surface micro hardness Vikers and porosity analysis done by observation of micro and macro photos.
The result showed the greater value of the volume fraction of porosity holder space will increase, the volume fraction of Pb-Sn 0% (specimen M) with a porosity of 8.9% and the volume fraction of 53.34% (specimen E) with a porosity of 22 , 75%. Value of the yield stress increases with decreasing values of the volume fraction of porosity specimens Pb-Sn 53.34% (specimen E) with a yield stress value of 1.31 MPa and the volume fraction of Pb-Sn 0% (specimen M) with a yield stress value of 138.44 MPa. Young's modulus values increased with decreasing levels of porosity in the specimen with the elasticity of 33.59 MPa in the volume fraction of Pb-Sn 53.34% (specimen E) and 1521.32 MPa elasticity values in Pb-Sn volume fraction of 0% (specimen M) .
Keywords : Aluminium foam, volume fraction, space holder, Pb-Sn alloy wire, compression test, flakey, porosity.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayat‐Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “FABRIKASI ALUMINIUM BERPORI
MENGGUNAKAN METODE METALURGI SERBUK DENGAN PADUAN Pb‐Sn SEBAGAI SPACE HOLDER”.
Tugas akhir ini disusun guna memenuhi syarat menyelesaikan pendidikan S‐1 untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Tidak lupa penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada pihak – pihak yang telah banyak
membantu penulis dalam menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini. Dalam kesempatan ini penulis
mengucapkan banyak terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Aris Widyo Nugroho, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammdiyah Yogyakarta dan selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan arahan dan
bimbingan selama Tugas Akhir.
2. Bapak Muh. Budi Nur Rahman, S.T., selaku Dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan
dan bimbingan selama Tugas Akhir.
3. Totok Suwanda, S.T., M.T., selaku dosen penguji tugas akhir yang telah memberikan masukan,
kritik dan saran.
4. Staff Pengajar, Laboran dan Tata Usaha Prodi. Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta.
5. Staff Laboratorium material teknik Diploma dan setrata‐1 Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada
yang telah membantu selama proses penelitian.
6. Kedua orang tua Bapak dan Ibu tercinta, dan kakaku yang senantiasa mendoakan, selalu
memberikan dorongan semangat, kasih sayang, materi, dengan penuh kesabaran.
7. Teman‐teman teknik mesin angkatan 2006 yang selalu memberi dorongan dan semangat selama
penelitian.
8. Prabuditya bhisma wisnu wardhana, S.T., Andi bagus prabowo dan Sohibul fadli sebagai teman
diskusi tugas akhir dan teman seperjuangan.
9. Semua pihak yang telah membantu penyusun dalam pelaksanaan penelitian Tugas Akhir ini.
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Akhir ini jauh dari sempurna karena penulis juga
makhluk‐Nya yang selalu memiliki kekurangan. Kritik dan saran yang membangun dari teman‐teman
semua sangat diharapkan. Semoga Laporan ini bermanfaat bagi kita semua. Amin
Yogyakarta, Mei 2013
Penyusun
Riki Pramono
Daftar Isi
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ ii
HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................... iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ....................................................................... iv
MOTTO ...............................................................................................................v
INTISARI .......................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ...................................................................................... vii
DAFTAR ISI.................................................................................................... vix
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv
DAFTAR PERSAMAAN .................................................................................xv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .............................................................................................1
1.2. Rumusan Masalah ........................................................................................2
1.3. Tujuan Penelitian .........................................................................................2
1.4. Batasan Masalah ..........................................................................................3
1.5. Manfaat penelitian .......................................................................................3
1.6. Sistematika Laporan .....................................................................................3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Porositas dan Logam Berpori (metal foam) .................................................4
2.2. Sifat-sifat dari Logam Berpori .....................................................................5
2.2.1. Sifat Mekanik ................................................................................5
2.2.2. Sifat Akustik .................................................................................6
2.2.3. Sifat Thermal ................................................................................7
2.2.4. Sifat Permeabilitas ........................................................................7
2.3. Aplikasi Dari Logam Berpori ......................................................................8
2.4. Pembuatan Logam Berpori ........................................................................10
2.5. Sintering and Dissolution Process (SDP) ..................................................11
2.6. Material ....................................................................................................12
2.6.1. Aluminium ................................................................................... 12
2.6.2. Kawat Paduan Pb-Sn .................................................................... 13
2.7. Proses Metalurgi Serbuk ............................................................................15
2.7.1. Kompaksi ....................................................................................16
2.7.2. Proses sinter ................................................................................17
2.7.2.1. Liquid State Sintering ..........................................................18
2.7.2.2. Solid State Sintering ...........................................................19
2.7.2.3. Temperatur Sinter ...............................................................20
2.7.2.4. Waktu Sinter .......................................................................20
2.7.2.5. Atmosfer Sinter ..................................................................21
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Alat dan Bahan ...........................................................................................22
3.1.1. Peralatan ......................................................................................22
3.1.2. Bahan ..........................................................................................25
3.2. Diagram Alir Penelitian .............................................................................27
3.3. Prosedur Penelitian ....................................................................................28
3.3.1. Persiapan Space Holder ..............................................................28
3.3.2. Kompaksi Serbuk ........................................................................29
3.3.3. Proses sinter ................................................................................31
3.4. Pengujian....................................................................................................33
3.4.1. Pengamatan Struktur Makro ........................................................33
3.4.2. Pengamatan Struktur Mikro ........................................................34
3.4.3. Perhitungan Porositas ..................................................................34
3.4.4. Pengujian Kekerasan Mikro Vikers ............................................35
3.4.5. Pengujian Kuat Tekan .................................................................37
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Kompaksi Aluminium Berongga ......................................................39
4.2. Hasil Proses Sinter Aluminium Berongga .................................................41
4.3. Hasil Pengamatan Struktur Mikro .............................................................42
4.4. Hasil Pengamatan Struktur Makro .............................................................43
4.5. Pengaruh Density dan Porositas Terhadap Green Compact ......................45
4.6. Hasil Pengujian Kekerasan Permukaan Mikro Vikers ...............................49
4.7. Hasil Pengujian Kuat Tekan Aluminium Berongga ..................................50
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan ................................................................................................57
5.2. Saran ..........................................................................................................57
Daftar Pustaka ..................................................................................................58
Lampiran ...........................................................................................................60
Daftar Gambar
Gambar 2.1. Jenis logam berpori ..................................................................... 4
Gambar 2.2. Kurva tegangan regangan aluminium foam ................................ 5
Gambar 2.3. Aluminium sandwich berpori...................................................... 8
Gambar 2.4. Open-cell foam aluminium .......................................................... 9
Gambar 2.5. Closed-cell foam aluminium........................................................ 9
Gambar 2.6. Metode fabrikasi aluminium foam ............................................ 10
Gambar 2.7. Diagram fasa Pb-Sn...................................................................13
Gambar 2.8. Proses metalurgi serbuk ............................................................ 15
Gambar 2.9. Bentuk partikel dalam metalurgi serbuk ................................... 15
Gambar 3.1. Amplas dan sigmat .................................................................... 22
Gambar 3.2. Pin injector, alas cetakan, cetakan ............................................ 22
Gambar 3.3. Dongkrak ................................................................................... 23
Gambar 3.4. Mesin amplas ............................................................................ 23
Gambar 3.5. Mesin cetak briket ..................................................................... 24
Gambar 3.6. Oven .......................................................................................... 24
Gambar 3.7. Timbangan ......................................................................................... 25
Gambar 3.8. Kaleng tempat serbuk aluminium ............................................. 26
Gambar 3.9. Kawat paduan Pb-Sn ................................................................. 26
Gambar 3.10. Diagram alir .............................................................................. 27
Gambar 3.11. Timbangan digital & serbuk aluminium ................................... 29
Gambar 3.12. Mesin kompaksi briket .............................................................. 29
Gambar 3.13. Cetakan kompaksi serbuk ......................................................... 30
Gambar 3.14. Control panel furnance ............................................................. 31
Gambar 3.15. Furnance ......................................................................................... 32
Gambar 3.16. Mesin amplas .......................................................................... 33
Gambar 3.17 Mikroskop ................................................................................ 34
Gambar 3.18. Indentor dan tapak tekan uji kekerasan mikro vikers............... 35
Gambar 3.19. Micromet .................................................................................. 36
Gambar 3.20. Universal testing machine ........................................................ 37
Gambar 4.1. Foto green compact pandangan samping ................................... 39
Gambar 4.2. Foto spesimen A, B, C, D, D1, E, dan M tampak samping ....... 40
Gambar 4.3. Foto mikro spesimen M dan A ................................................... 41
Gambar 4.4. Foto makro spesimen tipe M, A, B, C, D, dan E ....................... 42
Gambar 4.5. Gambar spesimen A dan B perbesaran 9 kali ............................ 43
Gambar 4.6. Grafik massa kawat paduan terhadap density ............................ 44
Gambar 4.7. Grafik relative density dengan massa Pb-Sn .............................. 44
Gambar 4.8. Grafik massa kawat paduan Pb-Sn dengan porositas ................. 45
Gambar 4.9. Grafik fraksi volume Pb-Sn dengan porositas ........................... 46
Gambar 4.10. Grafik kuat tekan (kN) dengan perubahan ketinggian
(mm) spesimen A, B, C dan D .................................................. 50
Gambar 4.11. Grafik kuat tekan (kN) dengan perubahan ketinggian (mm) spesimen E dan M ......................................................................................... 51
Gambar 4.12. Grafik tegangan regangan untuk setiap spesimen ..................... 52
Gambar 4.13. Grafik tegangan luluh terhadap porositas untuk masing masing spesimen ................................................................................................... 54
Gambar 4.14. Grafik modulus youngs terhadap porositas ............................... 54
Gambar 4.15. Foto spesimen A, B, C, D, E, dan M hasil uji kompresi ........... 55
Daftar Tabel
Tabel 3.1. Variasi space holder ........................................................................... 28
Tabel 4.1. Hubungan berat spesimen dengan tinggi green compact ................... 39
Tabel 4.2. Hubungan volume, massa, fraksi volume & fraksi massa Al & Pb-Sn, density
Al foam, density green compact, porositas. ........................................ 48
Tabel 4.3. Kekerasan permukaan mikro vikers spesimen M dan E ..................... 49
Tabel 4.4. Tegangan luluh dengan porositas untuk setiap spesimen ................... 53
Tabel 4.5. Tabel 4.5 Tabel perbandingan penelitian ............................................ 54
Daftar Persamaan
Persamaan 2.1. Kekuatan tekan .......................................................................... 6
Persamaan 2.2. Modulus youngs ........................................................................ 6
Persamaan 3.1. Fraksi volume Pb-Sn ............................................................... 34
Persamaan 3.2. Fraksi volume Al ..................................................................... 34
Persamaan 3.3. Fraksi massa Pb-Sn .................................................................. 34
Persamaan 3.4. Fraksi massa Al ....................................................................... 34
Persamaan 3.5. Kekerasan permukaan mikro vikers ........................................ 35
Persamaan 3.6. Tegangan ................................................................................. 37
Persamaan 3.7. Modulus Young ....................................................................... 37
Persamaan 4.1. Porositas Al foam ..................................................................... 45
Daftar Lampiran
Lampiran 1. Grafik Hasil Pengujian kuat tekan
Lampiran 2. Perhitungan porositas